Efectos de calor sensible El calor sensible tiene que ver con la cantidad de calor necesario para incrementar la temperatura de una sustancia desde una temperatura inicial T1 hasta una temperatura final T 2, sin que durante el proceso se presente ningún cambio de fase.
Q1
H fusi on
Q3
37 3
Q2
calor latente
C
P ( L )
dT
27 3
de fusión fusión
calor sensible sensible
H vap
calor latente de vaporización
Agua en fase solida Hielo (0°C=T1)
Agua en fase liquida
Agua en fase liquida
Agua en fase vapor
(0°C)
(100°C=T2)
(100°C)
Pedazos de la red
Se incrementa la
Se incrementa la
cristalina (agregados
energía de las
energía de las
moleculares) que
moléculas individuales,
moléculas
contienen varias
pero las fuerzas de
individuales, estas
moléculas se
atracción entre
rompen las uniones
encuentran como
moléculas son todavía
que la mantenían
flotando, las uniones
muy intensas y estas
unidas entre ellas y
entre las moléculas
permanecen retenidas
escapan hacia la fase
empiezan a
en la red la cual se ha
vapor
flexibilizarse
flexibilizado aun más
Moléculas ordenadas inmóviles atrapadas en red cristalina
Este efecto se relaciona con la capacidad calorífica y bajo condiciones de presión constante:
Recordemos que la definición formal de la capacidad calorífica:
Recordemos también que por consideraciones teóricas basadas en la teoría cinética de los gases para el caso de gases ideales monoatómicos (He ,Ar )
Y para gases ideales diatónicos (H2, N2)
En general las mediciones experimentales de la capacidad calorífica (utilizando para ello un dispositivo llamado calorímetro) tanto para componentes en estado de gas ideal como para líquidos e incluso sólidos muestran una variación del valor de la capacidad calorífica con la temperatura y una forma general de expresar esta variación es mediante una expresión
Donde A, B, C y D son parámetros constante ajustados a partir de datos experimentales, para algunos componentes la ecuación no incluye el parámetro C y para otros el parámetro D Entonces la cantidad de calor o el cambio de entalpia se determina sustituyendo la expresión de la capacidad calorífica e integrando entre las temperaturas T1 y T2.
En algunos casos se define una capacidad calorífica media De tal modo que :
Entonces si igualamos el cálculo del cambio de entalpia utilizando la capacidad calorífica como función de la temperatura con el cálculo utilizando el concepto de capacidad calorífica media
Entonces:
Ejemplo: Determine el valor de la capacidad calorífica media del agua líquida entre las temperaturas de 0 y 100°C y con el valor calculado determine la cantidad de calor necesaria para lograr este incremento de
temperatura, la capacidad calorífica del agua líquida varia con la temperatura de acuerdo a la siguiente expresión:
Donde: T es la temperatura en °K A=8.712 B=1.25x10-3 (°K-1) C=-0.18x10 -6(°K-2)
Los parámetros A,B,C,D para diferentes componentes han sido ya determinados y se encuentran disponibles en forma de tablas. Tengamos en cuenta en el caso de componentes en fase gaseosa que los valores de los parámetros reportados corresponden a la capacidad calorífica “en estado de gas ideal” es decir la capacidad calorífica a condiciones de muy baja presión, evidentemente en muchas situaciones prácticas la presión es tal que el comportamiento del gas se desvía del comportamiento de gas ideal, en tal caso deberemos hacer una corrección por efecto de la presión que se analizará posteriormente.
